Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Хлебопекарные печи являются основным технологическим агрегатом, который обусловливает тип и производственную мощность предприятия, вырабатываемый ассортимент и качество готовой продукции.

К основным элементам современного печного агрегата относится следующее: пекарная камера, генератор тепла, теплопередающие системы, под печи, ограждения пекарной камеры, вспомогательные устройства и контрольно-измерительные приборы.

Целью данной работы является изучение оборудования отрасли, в частности пекарного шкафа и его тепловой расчет.

Для достижения этой цели необходимо:

1) Изучить литературу по заданной теме

2) Ознакомиться с устройством оборудования, правилами эксплуатации и безопасности

3) Произвести тепловой расчет оборудования

4) Определить количество ТЭН'ов и рассчитать их параметры

5) Оформить полученные данные в пояснительную записку



1. УСТРОЙСТВО, КОНСТРУКЦИЯ И ПРАВИЛА ЭКСПЛУАТАЦИИ ПЕКАРНЫХ ШКАФОВ

1.1 ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ

В пекарной камере в тестовых полуфабрикатах протекают сложные физические, коллоидные, микробиологические и биохимические процессы, в результате которых тесто превращается в хлебобулочные изделия.

Печи бывают тупиковыми, когда посадка и выгрузка осуществляются с одной стороны, или туннельными, когда камера печи имеет форму длинного туннеля и высоту 300--400 мм.

В процессе выпечки в пекарной камере тепло передается тестовым заготовкам в результате излучения (70--90%) от поверхностей нагрева; конвекции - от парогазовой среды пекарной камеры; теплопроводности - от пода печи к нижней поверхности тестовой заготовки.

Температура внутри пекарной камеры колеблется в зависимости от вида и массы выпекаемой продукции, сорта муки, примененной для приготовления теста, в широких пределах - от 100 до 300 °С

Хлебопекарные печи имеют под, на котором осуществляется выпечка хлебобулочных и мучных кондитерских изделий.

Он бывает стационарным или конвейерным. Конвейерный под может быть цепным или ленточным. Ленточный конвейер в хлебопекарных печах применяется двух типов - пластинчатый и сетчатый. Сетчатый конвеер может быть выполнен в двух вариантах: в первом конвейер состоит из двух барабанов: ведущего и натяжного, оси которых расположены горизонтально, и спирально-стержневой стальной сетки, надетой на них; во втором под представляет собой спирально-стержневую сетку, прикрепленную к двум тяговым ролико?пластинчатым цепям.

Внутренние объемы печи отделяютсяот окружающего пространства стенами и перекрытиями, которые называются ограждениями.

В зависимости от конструкции печи ограждения выполняются из кирпича или металлических панелей с засыпкой изоляционным материалом. Последние представляют собой коробку, стены которой изготовляются из листовой стали толщиной 1…2 мм, а между стенами засыпается изоляционный материал.

Помимо основных элементов, печной агрегат включает ряд вспомогательных устройств, к которым относятся системы увлажнения среды пекарной камеры и ее вентиляции, дутьевое и тяговое устройства генератора и контрольно-измерительные приборы.

Для контроля температуры среды пекарной камеры применяются технические термометры, термоэлектрические пирометры с милливольтметрами, автоматические системы.

Электрический секционный пекарный шкаф представляет собой металлический короб с двойными стенками, между которыми проложена теплоизоляция. Внутренний объем шкафа может быть единым или разделен на несколько самостоятельно работающих секций. Каждая секция обогревается двумя группами тэнов, размещенными в верхней и нижней частях. Верхние тэны располагаются в секции открыто, а нижние закрываются стальным листом-подом. Равномерный нагрев продуктов обеспечивается раздельной регулировкой мощности для каждой группы нагревательных элементов. Противни и кондитерские листы устанавливаются на боковых стенках камер по направляющим.

Каждая камера плотно закрывается теплоизолированной дверцей и замком с регулируемой степенью прижима.

На лицевой панели шкафа размещаются ручки датчиков-реле температуры, сигнальные лампы и переключатели регулировки верхней и нижней групп тэнов. Сигнальные лампы позволяют определять, достигла ли температура воздуха в камере заданного значения для загрузки продукции. При повышении температуры до верхнего заданного предела датчики-реле автоматически выключают тэны, а при ее понижении ниже заданной вновь включают. электронагреватель пекарный шкаф тепловой

В пекарных шкафах различных моделей между теплоносителем и продуктом может осуществляться естественный или принудительный конвективный теплообмен. Наиболее простую конструкцию имеют шкафы с естественным движением рабочей среды. В таких моделях продукция на верхних противнях прогревается быстрее, чем на нижних, за счет более высокой температуры воздуха в верхних слоях. Поэтому, если блюдо готовят на одном противне, его устанавливают на верхние направляющие, что позволяет сократить время обработки (или снизить температурный нагрев). Для приготовления блюд, требующих разной степени нагрева, противни устанавливают тем выше, чем выше требуемая температура обработки. Если же для блюд требуется равномерная тепловая обработка, то в шкафу приходится периодически менять местами противни, а также перекладывать и переворачивать продукты на них.

Электрошкаф жарочно-пекарный (рисунок 1) состоит из двух жарочно-пекарных камер (1), соединённых между собой и установленных на общей подставке. Пекарные камеры обогреваются трубчатыми электронагревателями ТЭН (4), установленными горизонтально (три снизу - нижняя группа и три сверху - верхняя группа). НижниеТЭН'ы закрываются подами (5). Пекарные камеры закрываются подпружиненными дверями 6.

Температура в камерах задаётся установкой ручки управления датчиком реле-регулятора (11) Верхняя групп электронагревателей имеет автономное включение и ступенчатое регулирование интенсивности нагрева, которое осуществляется установкой ручки переключателя (12) в одно из трех положений. В начальном положении (ручка переключателя установлена против отметки «0» на панели управления) группы ТЭН отключены. Вращением ручки по часовой стрелке переключатель последовательно устанавливается в три положения, при которых осуществляется слабый нагрев (0,25 полной мощности), средний нагрев (0,5 полной мощности) и полный нагрев. Лампа 13 сигнализирует о наличии напряжения на электронагревателях.

Все органы управления выведены на панель 3. С правой стороны выведена ручка управления автоматическим выключателем (14)

Электрошкаф включается с помощью автоматического выключателя (14). Лампа (15) сигнализирует подачу напряжения на электрошкаф.

Подключение шкафа к электрической сети осуществляется с помощью вилки (16). Шкаф заземляется через клемму (17).

1.2 ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ И ПОРЯДОК РАБОТЫ

После подключения шкафа к сети необходимо произвести просушку изоляции ТЭНов в течение 2 часов, для чего датчик-реле температуры установить на t°=100...150° С и включить ТЭНы на кратковременный режим (1 мин работает, 2 мин нет; 2 мин работает, 4 мин нет; 5 мин работает, 10 мин нет; затем оставить работать на 1,5 часа).

Порядок работы со шкафом:

1) проверить наличие подового листа в камере пекарного шкафа;

2) установить ручку переключателя шкафа в положение «3», а ручку датчика-реле температуры на требуемую температуру (при этом должна загореться сигнальная лампа);

3) загрузить шкаф продуктами, когда температура в нем достигнет заданного значения и зеленая сигнальная лампа погаснет;

4) отключить по мере надобности, определяемой технологией приготовления пищи, верхние или нижние электронагреватели;

5) открывать дверь шкафа при загрузке и выгрузке продуктов на возможно короткий срок в целях обеспечения минимальных потерь тепла;

После окончания работы со шкафом установить ручку переключателя в положение «О», провести санитарную обработку емкостей и внутренней поверхности шкафа после предварительного замачивания с помощью моющего средства типа «Прогресс». Наружные поверхности плиты протереть ветошью.

1.3 ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ

Техническое обслуживание включает техническое обслуживание при использовании, регламентированное техническое обслуживание и текущий ремонт оборудования.

К обслуживанию при использовании шкафов допускаются лица, прошедшие технический минимум по эксплуатации и уходу за оборудованием.

К регламентированному техническому обслуживанию и текущему ремонту шкафов допускаются лица, имеющие документ, удостоверяющий право производить ремонт электроустановок и имеющие квалификационную группу по технике безопасности не ниже третьей.

При регламентированном техническом обслуживании и текущем ремонте отключить шкаф от электросети снятием плавких предохранителей или выключением автоматического выключателя цехового электрощита и повесить на рукоятке коммутирующей аппаратуры плакат «Не включать - работают люди!», отсоединить, при необходимости, провода электропитания шкафа и изолировать их.

Регламентированное техническое обслуживание и текущий ремонт осуществляется по следующей структуре ремонтного цикла: 5 «ТО» - «ТР», где ТО - регламентированное техническое обслуживание;

ТР - текущий ремонт;

ТО - проводится один раз в месяц, трудоемкость ТО-0,6 нормо-ч;

ТР - проводится один раз в 6 месяцев, трудоемкость ТР - 3,0 нормо-ч.

При регламентированном техническом обслуживании проделать следующие работы:

1) выявить неисправности шкафа опросом обслуживающего персонала;

2) проверить шкаф внешним осмотром на соответствие правилам техники безопасности;

3) проверить исправность защитного заземления,

При текущем ремонте:

1)выполнить работы, предусмотренные техническим обслуживанием;

2) проверить четкость фиксации пакетных переключателей в различных положениях;

3) проверить исправность защитного заземления;

4) подтянуть и, при необходимости, зачистить контактные соединения всех токоведущих частей шкафа;

5) проверить работу механизма поворота и фиксации двери;

5)произвести, при необходимости, замену вышедших из строя комплектующих изделий;

7) проводить не реже одного раза в год измерение сопротивлений изоляции между токоведущими частями и корпусом, сопротивления между заземляющим зажимом и металлическими частями шкафа;

8) отметить в учетных документах о проведенных работах.

1.4 ТРЕБОВАНИЯ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ С ПЕКАРНЫМ ШКАФОМ

1. Общие требования безопасности

1.1. К самостоятельной работе с пекарным шкафом допускаются лица в возрасте не моложе 18 лет, прошедшие соответствующую подготовку, инструктаж по охране труда, медицинский осмотр и не имеющие противопоказаний по состоянию здоровья.

1.2. Работающие должны соблюдать правила внутреннего трудового распорядка, установленные режимы труда и отдыха.

1.3. При работе с пекарным шкафом возможно воздействие на работающих следующих опасных производственных факторов:

- термические ожоги при касании руками нагретых частей жарочного шкафа или горячих противней;

- поражение электрическим током при неисправном заземлении корпуса пекарного шкафа и отсутствии диэлектрического коврика.

1.4. При работе с пекарнымшкафом должна использоваться следующая спецодежда и средства индивидуальной защиты: халат, передник хлопчатобумажный, косынка или колпак, диэлектрический коврик.

1.5. Пищеблок должен быть оборудован эффективной приточно-вытяжной вентиляцией.

1.6. На пищеблоке должна быть медаптечка с набором необходимых медикаментов и перевязочных средств для оказания первой помощи при травмах.

1.7. Работающие обязаны соблюдать правила противопожарной безопасности, знать места расположения первичных средств пожаротушения. Пищеблок должен быть обеспечен углекислотным или порошковым огнетушителем.

1.8. При несчастном случае пострадавший или очевидец несчастного случая должен немедленно сообщить администрации учреждения. При неисправности оборудования прекратить работу и сообщить об этом администрации учреждения.

1.9. В процессе работы соблюдать правила ношения спецодежды, пользования индивидуальными и коллективными средствами защиты, соблюдать правила личной гигиены, содержать в чистоте рабочее место.

1.10. Лица, допустившие невыполнение или нарушение инструкции по охране труда, привлекаются к дисциплинарной ответственности в соответствии с правилами внутреннего трудового распорядка и, при необходимости, подвергаются внеочередной проверке знаний норм и правил охраны труда.

2. Требования безопасности перед началом работы

2.1. Надеть спецодежду, волосы заправить под косынку или колпак.

2.2. Убедиться и наличии на полу около пекарного шкафа диэлектрического коврика.

2.3. Проверить надёжность подсоединения защитного заземления к корпусу пекарного шкафа, а также целостность подводящего электрического кабеля.

2.4. Включить вытяжную вентиляцию пищеблока.

3.Требования безопасности во время работы

3.1. Встать на диэлектрический коврик и включить пекарный шкаф, убедиться в нормальной его работе.

3.2. Подготовить для выпечки в пекарном шкафу исходные полуфабрикаты.

3.3. Довести температуру в пекарном шкафу до установленной нормы в зависимости от исходных изделий.

3.4. Соблюдать осторожность при открывании пекарного шкафа во избежание ожогов лица и дыхательных путей раскалённым воздухом.

3.5. Во избежание ожогов рук ставить и вынимать противни с выпечкой из пекарного шкафа, используя полотенце или прихватки.

3.6. Следить за температурой пекарного шкафа, не допускать его перегревания.

3.7. Не оставлять без присмотра включенный в сеть пекарный шкаф.

4.Требования безопасности в аварийных ситуациях

4.1. При возникновении неисправности в работе пекарного шкафа, а также нарушении защитного заземления его корпуса работу прекратить и выключить пекарного шкаф, сообщить об этом администрации учреждения. Работу продолжить после устранения неисправности.

4.2. При коротком замыкании и загорании электрооборудования пекарного шкафа немедленно выключить его и приступить к тушению очага возгорания углекислотным или порошковым огнетушителем.

4.3. При получении травмы оказать первую помощь пострадавшему, сообщить об этом администрации учреждения, при необходимости отправить пострадавшего в ближайшее лечебное учреждение.

4.4. При поражении электрическим током немедленно отключить пекарный шкаф от сети, оказать пострадавшему первую помощь, при отсутствии у пострадавшего дыхания и пульса сделать ему искусственное дыхание или провести непрямой массаж сердца до восстановления дыхания и пульса и отправить его в ближайшее лечебное учреждение, сообщить об этом администрации учреждения.

5.Требования безопасности по окончании работы

5.1. Выключить пекарный шкаф и после его остывания промыть горячей водой.

5.2. Привести в порядок рабочее место, провести влажную уборку помещения и выключить вытяжную вентиляцию.

5.3. Снять спецодежду и вымыть руки с мылом.



2. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ПЕКАРНОГО ШКАФА

Вариант, наименование оборудования	Габаритные размеры, мм	Ориенти- ровочная мощность, кВт	Дополнитель- ные сведения	Наименова-ние блюда
4. Шкаф пекарный 2-х камерный	1370х860х1330	11	Внутренний размер камеры: 1095х725х180. Противни: 530 х 650 х 150мм	Булочка школьная

При тепловом расчете оборудования с целью определения необходимого количества энергии и тепловой мощности для обработки того или иного изделия необходимо составить уравнение теплового баланса, представляющее собой сумму различных составляющих энергетических затрат, имеющих место при работе аппарата. К основным составляющим энергетических затрат при работе электрических тепловых аппаратов относятся:

полезная теплота Q_П,затрачиваемая на непосредственную обработку продукта;

потери тепла в окружающую среду Q_ср;

потери тепла на нагрев оборудования Q_об.

Перед началом теплового расчета необходимо разработать чертеж общего вида оборудования (см. прил. 10), на котором показывают особенности конструкции, расположение и тип основных органов управления, а также формы и размеры основных элементов (внешнего ограждения, рабочей камеры и др.), которые необходимы для расчета Q_П,Q_ср,Q_об. Основой для разработки этого чертежа служат заданные габаритные размеры оборудования, внутрь которых необходимо вписать рабочие камеры или поверхности.При этом следует обеспечить выполнение характеристик (условий), указанных в дополнительных сведениях задания (объем варочных камер, площадь жарочных поверхностей, количество противней и др.). Формы и размеры рабочих камер должны обеспечить удобство и безопасность работы с оборудованием. Кроме того, между вертикальными поверхностями рабочих камер и внешним ограждением оборудования, как правило, проектируют тепловые зазоры, заполненные теплоизоляционным материалом для снижения тепловых потерь и повышения эффективности работы оборудования. Толщину теплоизоляционного слоя можно определить по методике, указанной на с. 23 (формула 2.41) данного пособия.

Большинство видов теплового оборудования характеризуются высокой тепловой инерционностью, что связано с особенностью их конструкции, используемыми конструкционными материалами и типами электронагревателей. Такое оборудование рассчитывают для двух режимов работы - нестационарного (разогрева) и стационарного (непосредственной обработки). Исключение составляют СВЧ-печи, индукционные (ТВЧ) плиты, некоторые виды теплового оборудования с ИК-излучателями .

Под нестационарным режимом понимается начальный период работы оборудования, в процессе которого оно выходит на заданный тепловой режим, при котором рабочие камеры, поверхности или греющие среды (воздух, вода, жир и т.д.) достигают заданной температуры. В условиях стационарного режима теплообмен происходит без существенных изменений температуры указанных выше конструктивных элементов. Это объясняется тем, что наступает тепловое насыщение и конструкционные материалы не способны поглощать большое количество тепловой энергии или количество поглощенной ими энергии примерно равно количеству энергии, отдаваемой в окружающую среду (квазистационарное состояние).

В общем виде уравнение теплового баланса выглядит следующим образом: для нестационарного режима

, (2.1)



для стационарного режима

, (2.2)

где Q^I и Q^II - суммарная тепловая энергия, затрачиваемая соответственно при нестационарном и стационарном режимах работы оборудования.

Так как нестационарный и стационарный режимы при тепловой обработке продукта протекают последовательно и независимо друг от друга, то необходимую мощность оборудования определяют по тому уравнению теплового баланса, сумма которого окажется больше (или ).

2.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛЕЗНО ИСПОЛЬЗУЕМОГО ТЕПЛА

При расчете полезной теплоты Q_П необходимо выявить, на что она затрачивается при нестационарном и стационарном режимах работы оборудования. Прежде всего, это зависит от технологии приготовления той или иной продукции, а также от типа теплового аппарата.

Определение количества одновременно загружаемого полуфабриката при выпечке, кг:

(2.3)

где Sи S_изд - соответственно площадь пода и одного изделия; К- коэффициент заполнения пода сковороды; т - масса одного изделия, кг.

Часовая производительность шкафа M (кг/ч):



M=Е•n₁•N=6,6•2•4=52,8 кг (2.4)

гдеЕ - емкость пода при одновременной его загрузке, кг или шт., с указанием массы одного изделия;

n₁ - число подов или полок; из технической характеристики оборудования;

N - количество подооборотов в течение одного часа.

За емкость пода принимается то количество килограммов или штук изделий, которое одновременно загружается на под, определяется из выражения:

Е=a•m•n=30•0,11•2=6,6 кг (2.5)

где a - число изделий, шт./лист; m - масса изделия, кг; n - число противней или листов на поду либо полке, шт.

Количество подооборотов в течение 1 часа определяется из соотношения:

N=60/ф=60/15=4(2.6)

где ф - время подооборота, равное суммарному времени загрузки, тепловой обработки и выгрузки изделий, мин.

Тепловой расчет пекарных шкафов и хлебопекарных печей обычно производят на 1 кг продукции. Тепло полезно расходуется на нагрев исходного полуфабриката до оптимальной температуры, обеспечивающей готовность и доброкачественность изделий, на испарение влаги из теста и на дальнейший перегрев пара до температуры воздуха камеры или выходе из нее, а также на образование корочки. Теоретический расход тепла на выпечку 1 кг изделия:



где первое слагаемое - расход тепла на упек и нагрев получившегося пара до температуры среды пекарной камеры;

второе слагаемое - расход тепла на образование корки;

третье слагаемое - расход тепла на достижение конечной среднеобъемной температуры изделия;

_n - упек кг/кг;

i_n- энтальпия перегретого пара при температуре камерной смеси на выходе из камеры и атмосферном давлении, кДж/кг;

i_в - теплосодержание воды в полуфабрикате при температуре поступления в пекарную камеру, кДж/кг;

q_к- содержание корки в 1 кг изделия, кг/кг.

с_к - удельная теплоемкость корки, кДж/ (кг.^оС)

t_к- средняя температура корки в ^оС

t_т - среднеобъемная температура полуфабриката, поступающего в пекарную или жарочную камеру, ^оС,

q_м - содержание сухого вещества в 1 кг горячего изделия, кг/кг.

Для 52,8 кг

= ·M=16046,48 кДж/ч

Для определения сухого вещества можно использовать уравнение

q_м = 1 - (_м + q_к)=1 - (0,375+0,1)=0,525, (2.8)



где _м - содержание общей влаги в 1 кг изделий в момент выхода из камеры, кг/кг;

с_м- удельная теплоемкость сухого вещества изделия, кДж/ (кг.^оС);

с_в- удельная теплоемкость влаги в изделиях, кДж/ (кг.^оС); которая может быть принята как теплоемкость воды 4,19 кДж/ (кг.^оС);

t_м - среднеобъемная температура изделия в момент выгрузки изделия из камеры ^оС.

2.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ ТЕПЛА В ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

Потери в окружающую среду при работе теплового оборудования в основном связаны с теплообменными процессами, происходящими между окружающей средой и внешним ограждением оборудования.

Потери тепла в окружающую среду через отдельные элементы поверхности оборудования определяются по формуле:

Q_ср= ; (2.9)

где F - площадь поверхности теплообмена, м²;

₀ - коэффициент теплоотдачи от поверхности ограждения в окружающую среду, кДж/м²час ^оС;

t_п - средняя температура поверхности ограждения, ^оС;

t₀ - температура окружающей среды, ^оС;

В процессе отдачи тепла ограждением в окружающую среду имеет место теплоотдача конвекцией и лучеиспусканием, поэтому коэффициент теплоотдачи в данном случае определяется по формуле:

₀ = _к + _л, (2.10)



где _к - коэффициент теплоотдачи конвекцией, кДж/м²час⁰С;

_л - коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием, кДж/м²час⁰С.

При определении коэффициента теплоотдачи конвекцией прежде всего необходимо выяснить характер теплообмена: происходит ли он при вынужденном или свободном движении воздуха относительно теплоотдающей поверхности.

В нашем случае теплоотдача происходит при свободном движении воздуха, поэтому определяющими являются критерии ГрасгофаGr и Прандтля Pr. Первый характеризует интенсивность конвективных потоков, возникающих вследствие разностей плотностей рабочего тела (воздуха) и перепада температур между ними и стенкой аппарата с учетом геометрической характеристики теплоотдающей поверхности,второй - физические константы рабочего тела.

На основе определяющих критериев находится критерий Нуссельта Nu, включающий значение коэффициента теплоотдачи конвекцией и характеризующий собой тепловое подобие.

Pr= ; (2.11)

Gr= ; (2.12)

Nu= ;(2.13)

где v - коэффициент кинематической вязкости воздуха, м²/с;

l - определяющий геометрический размер, м;

а - коэффициент температуропроводности воздуха, м²/с;

g - ускорение силы тяжести, м/с²;

- коэффициент теплопроводности воздуха, Вт/м ^оС;

- коэффициент объемного расширения воздуха, 1/^оС;

= , (2.14)

_к - коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/м^2оС;

t - перепад температур между ограждением и воздухом

(2.15)

При свободной конвекции в неограниченном пространстве критериальное уравнение имеет вид:

Nu = c(GrPr)ⁿ, (2.16)

Определяющей температурой является полусумма температур рабочего тела (воздуха) и стенки.

По величине определяющей температуры воздуха по таблице прил. 1 выбирают физические параметры воздуха: коэффициент температуропроводностиа, коэффициент теплопроводности , коэффициент кинематической вязкости v, затем находят произведение (GrPr), с и n и численную величину критерия Nu

По значению критерия Нуссельта определяется коэффициент теплоотдачи конвекцией:

, (2.17)



Коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием _л определяется по формуле Стефана-Больцмана:

_л = , (2.18)

гдеЕ- степень черноты полного нормального излучения поверхности,

С₀ - коэффициент лучеиспускания абсолютно черного тела, Вт/(м²К⁴); С₀ = 5,67 Вт/(м²К⁴);

t_п - средняя температура теплоотдающей поверхности, ^оС;

t₀ - температура окружающего поверхность воздуха, ^оС;

Т_п - абсолютная температура поверхности ограждения, К

Т_п = t_п+273;

Т₀ - абсолютная температура окружающей среды, К

Т₀ = t₀+273.

Для нестационарного режима:

1) Боковые стенки

= ,

Pr =

Gr = ;

Nu = c(GrPr)ⁿ=0,54(3,58)=13,2

,

_л =,

₀ = _к + _л= 0,27+2,84=3,114

Q^I_бок =

Для двух стенок Q^I_бок=142,44 кДж/ч

2) Для передней и задней стенки

= ,

Pr =

Gr = ;

Nu = c(GrPr)ⁿ=0,54(4,04)=13,714

,

_л =,

₀ = _к + _л= 0,276+2,84=3,114

Q^I_бок = кДж/ч



Для двух стенок Q^I_п+з=127,2 кДж/ч

3) Для верхнего ограждения

= ,

Pr =

Gr = ;

Nu = c(GrPr)ⁿ=0,54(3,21)=12,853

,

_л =,

₀ = _к + _л= 0,259+2,77=3,029

Q^I_верх = кДж/ч

4) Q^I_ср=Q^I_верх+Q^I_п+з+ Q^I_бок=142,44+127,2+53,6=323,24кДж/ч

Для стационарного режима:

Расчет потерь в окружающую среду при работе пекарных шкафов в стационарном режиме имеет некоторые особенности. Это связано с тем, что помимо теплообмена с ограждением происходят дополнительные потери на излучение и нагрев вентиляционного воздуха при открывании дверцы камеры шкафа во время загрузки и выгрузки продукции. Расчеты ведут на 1 кг продукции. Потери тепла в окружающую среду при стационарном режиме работы рабочей камеры следует определять из выражения:



, (2.19)

В этом выражении:

первое слагаемое - потери тепла в окружающую среду четырьмя вертикальными и одной верхней горизонтальной стенками шкафа.

Второе слагаемое - потери тепла на нагрев вентиляционного воздуха.

Третье слагаемое - потери тепла излучением через дверцу.

При стационарном режиме потери тепла в окружающую среду через ограждения определяется:

, (2.20)

где - коэффициент теплоотдачи при стационарном режиме от поверхности i-того элемента ограждения в окружающую среду, кДж/м²час ^оС;

- температура поверхности ограждения при стационарном режиме, ^оС;

F_i - площадь поверхности элемента ограждения, м²

Потери через ограждения:

1) Для боковых стенок:

= ,

Pr =

Gr = ;

Nu = c(GrPr)ⁿ=0,54(5,38)=14,625

,

_л =,

₀ = _к + _л= 0,32+3,143=3,464

Q^II_бок =

Для двух стенок Q^II_бок=316,88 кДж/ч

2) Для передней и задней стенок

= ,

Pr =

Gr = ;

Nu = c(GrPr)ⁿ=0,54(6,3)=15,21

,

_л =,

₀ = _к + _л= 0,323+3,143=3,466

Q^II_бок = кДж/ч



Для двух стенок Q^II_пз=505,23 кДж/ч

3) Для верхнего ограждения

= ,

Pr =

Gr = ;

Nu = c(GrPr)ⁿ=0,54(5,95)=14,998

,

_л =,

₀ = _к + _л= 0,311+2,99=3,301

Q^II_верх = кДж/ч

4) =Q^II_верх+Q^II_пз+Q^II_бок=944,51кДж/ч

Потери тепла на нагрев вентиляционного воздуха имеют место вследствие значительной разности температуры парогазовой среды пекарной камеры (180 - 300 ^оС) и температуры окружающего воздуха (20-25 ^оС) и происходят при открывании дверцы и через вентиляционное отверстие.

Расход тепла на нагрев вентиляционного воздуха:



кДж/кг (2.22)

Домноживна часовую производительность шкафа M получим 2341,152 кДж/ч

где _n - количество пара, образующегося при выпечке за счет испарения, влаги из выпекаемого изделия (упек), кг/кг;

Д - количество пара, поступающего в пекарную камеру для увлажнения кг/кг. Так как увлажнение паром в жарочно-кондитерских шкафах не производится, тоД= 0;

d_n - влагосодержание воздуха (т.е. количество кг влаги, содержащейся в 1 кг сухого вентиляционного воздуха) при выходе из пекарной камеры, кг/кг. d_nопределяется для влажного воздуха по заданным температуре среды пекарной камеры и ее относительной влажности;

d_о- влагосодержание воздуха, поступающего в пекарную камеру, кг/кг. Определяется для влажного воздуха и по заданным или принятым температуре воздуха и его относительной влажности.

с_в - средняя весовая удельная теплоемкость воздуха, равная 1,005 кДж/кг ^оС;

t₂ - температура влажного воздуха на выходе из камеры, ^оС; t₂ = 180-200 ^оС;

t_х - температура воздуха, поступающего в пекарную камеру,t_х = 20-25 ^о.

Потери тепла излучением имеют место при открывании дверцы шкафа. Потери излучением через открытую дверцу:



где- степень черноты излучающего отверстия, определяется по данным прил. 2;

Со - коэффициент изучения абсолютно черного тела; Вт/ (м².к⁴);С₀ = 5,67 Вт/(м²К⁴); F - площадь излучаемой поверхности, м²;F = a.в;

а - горизонтальный размер дверцы камеры шкафа, м; в-высота дверцы камеры, м; - угловой коэффициент излучения, можно принять = 0,76;

- количество камер, из технических характеристик оборудования;

- время, в течение которого отверстие (дверца шкафа) открыто, ч;

Т₂- абсолютная температура среды камеры шкафа, К;

Т_о - абсолютная температура окружающего воздуха, К;

М - производительность шкафа, кг/ч.

2.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ ТЕПЛА НА НАГРЕВ ОБОРУДОВАНИЯ

Принимая толщину стальных листов внутренней камеры и облицовки шкафа за 1,5 мм и толщину изоляции из асбоцемента за 2 смпотери тепла на разогрев конструкции камеры, происходящие при разогреве шкафа:

где G_кам - вес металлических конструкций камеры, кг;

с_кам- теплоемкость металлических конструкций камеры, кДж/кг^оС;

t₁ - средняя температура нагрева металлических частей камеры, ^оС.

t_о - начальная температура элементов конструкций камеры, ^оС;

М - часовая производительность камеры, кг/ч;

- время разогрева шкафа, ч,

G_из - вес теплоизоляции, израсходованной на изоляцию одной камеры, кг

с_из- теплоемкость теплоизоляции камеры, кДж/ (кг^оС);

t₂- средняя температура нагрева теплоизоляции, ^оС

Для двух камер=10502,7 кДж

При стационарном режиме работы жарочных и пекарных имеют место потери тепла на разогрев кондитерских листов, противней и другой тары , кДж/кг:

кДж/кг, (2.24)

где q - вес кондитерских листов, приходящийся на 1 кг выпускаемых изделий, кг/кг

, (2.25)

где q_л - вес одного листа, кг;

Е_л - вес изделий на 1 листе, кг.

с - средняя теплоемкость материала листов, кДж/ (кг ^оС)

t₁- средняя температура листов на выходе из камеры, ^оС (t₁=115-170 ^о С); t₀- начальная температура листов или форм во время посадки в камеру, ^оС (t₀ = 25-30 ^оС).

На 52,8 кг=133,4·52,8=7043,65 кДж/ч



3. КОНСТРУИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЕЙ

Конструирование электронагревателей производится с учетом геометрических характеристик рабочей камеры или других узлов, где они устанавливаются. При конструировании необходимо выбрать конфигурацию и месторасположение электронагревателей так, чтобы эффективность теплообмена была максимальной.

3.1 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЕЙ

Мощность оборудования определяется на основании теплового расчета:

кВт (3.1)

где Q - максимальное тепло, подводимое к аппарату за время разогрева Q^I или стационарного режима Q^II (определяется из теплового баланса), Дж;

- время разогрева или стационарного режима, с.

Мощность одного тэна Р_эопределяется по формуле:

кВт (3.2)

где п - количество тэнов в аппарате

При расчете важно правильно выбрать диаметр проволоки. При завышении его потребуется большая длина проволоки, что вызовет перерасход дорогостоящего материала и увеличение габаритов нагревателя, при занижении диаметра - спираль быстрее перегорит.

Определим полную длину электронагревателя L_полни активную длину после опрессовкиL_a:

= 2,595 м

= 2,595-2·0,05=2,495м(3.3)

где L_n- длина пассивных концов трубки ТЭНа; принимается в пределах 0,04-0,05 м.

Длина активной части тэна до опрессовкиL_а1составляет:

м (3.4)

где - коэффициент удлинения трубки после опрессовки; принимается равным 1,15.

Диаметр трубки корпуса тэна D:

м(3.5)

Из соображений удобства производства и обслуживания примем диаметр равным 1,2 см.

Электрическое сопротивление проволоки ТЭНа после опрессовки составляет

Ом (3.6)



где U- напряжение сети, U = 220 В.

Сопротивление проволоки ТЭНа до опрессовки составляет

R_o=R•a_r=84,8·1,3=110,24 Ом(3.7)

где a_r.- коэффициент изменения электрического сопротивления проволоки в результате опрессовки; принимается равным 1,3.

Зная R_o, можно вычислить диаметр и длинупроволоки спирали, пользуясь известными зависимостями:

(3.8)

где d - диаметр проволоки, м; принимается в пределах от 0,0004 до 0,001 м;

S - сечение проволоки, м²;

L - длина проволоки спирали (активная), м.

Длина проволоки ТЭНа согласно формуле 3.8 будет равна:

м, (3.9)

где d - принятый диаметр проволоки, м;

с - удельное сопротивление проволокипри рабочей температуре, определяемое по формуле, Омм²:

= с₂₀ [1+а(t-20)]=1,1·10^-6·[1+0,17·10^-3(1000-20)]=1,2833·10^-6 (3.10)



где с₂₀ - удельное сопротивление проволоки при 20 °С;

а - температурный коэффициент сопротивления;

t - максимальная (предельная) температура нагрева проволоки спирали.

Длина одного витка спирали в среднем составит

l _в=1,07(d_ст+d)=1,07·3,14·(0,0006+0,003)=0,01209 м,(3.11)

где 1,07 - коэффициент, учитывающий пружинность спирали при навивке;

d_ст- диаметр контактного стержня для навивки спирали.

Диаметр контактного стержня должен быть не менее 3 мм. Конкретное значение d_стопределяют исходя из обеспечения условий электроизоляции токоведущих частей ТЭНа с его корпусом.

Число витков спирали составит:

, (3.12)

Для нормального отвода тепла от спирали необходимо, чтобы расстояние между витками превышало диаметр проволоки спирали в два-три раза. Однако чем больше расстояние между витками, тем лучше условия работы спирали и тем она долговечнее.

Преобразуя формулу 3.13, получим коэффициентшагаспирали

(3.14)

Расстояние между витками равняется:



м(3.15)

Потребное количество проволоки для одного элемента с учетом навивки на концы контактных стержней по 20 витков составит.

м (3.15)



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения курсовой работы была выполнена цель и задача, т.е. Были получены знания о конструкции шкафа и проведении теплового расчета, был проведен сам расчет.

Задача курсовой заключается в том чтобы студент знал:

· основные теоретические предпосылки и научные основы устройства технологического оборудования

· принципы расчета технологического оборудования

· способы рационального использования технологического оборудования

Из чего можно сделать вывод, что пекарный шкаф--один из наиболее широко распространенных типов теплового оборудования предприятий общественного питания. С каждым годом инженеры совершенствуют его строение, качество и количество его производительности, а так же безопасность устройства.



БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Мамсуров А.Х., Автоматика и автоматизация производственных процессов в общественном питании./Мамсуров А.Х., Киптелая Л.В. - М.: Экономика, 1986..

2. Протченко Н.В. Автоматика и автоматизация производственных процессов в общественном питании и торговле. - Киев, Высшая школа, 1987.

3. Клюев А.С. Автоматическое регулирование. М.: Энергия, 1986..

4. Елхина В.Д., Оборудование предприятий общественного питания. Том 1. Механическое оборудование. 2-е изд., перераб./Елхина В.Д., Журин А.А., Проничкина Л.П., Богачев М.В. - М.: Экономика, 1987.

5. Черевко А.И., Оборудование предприятий общественного питания. Том 2. Торгово-технологическое оборудование./Черевко А.И., Попов Л.Н. - М.: Экономика, 1988.

6. Беляев М.И. Оборудование предприятий общественного питания. Том 3. Тепловое оборудование. - М.: Экономика, 1989

7. Дорохин В.А. Тепловое оборудование предприятий общественного питания. - Киев: Высшаяшк. 2005.

8. В.Д. Елхина, Оборудование предприятий общественного питания./ В.Д. Елхина, А.А. Журин, Л.П. Проничкина, М.К. Богачев. М.: Экономика, 2004

9. Беляев М.И. Тепловое оборудование. - М.: Экономика, 2006.

10. Оборудование предприятий торговли и общественного питания / Под.ред. проф. В.А. Гуляева. - М.: ИНФРА-М, 2002.

11. Богданов Г.А., оборудование предприятий общественного питания./Богданов Г.А., Смирнова З.М., Богданова М.Н. - М., 1991.

12. Горшков Ю.Е., Оборудование предприятий общественного питания./Горшков Ю.Е., Попов Н.Н. -М., 1970.

13. И.Ю.Давидович, - оборудование объектов торговли и общественного питания./И.Ю.Давидович, И.Н.Смагина-Минск-2008

14. М.П. Могильный: оборудование предприятий общественного питания./М.П. Могильный, Т.В. Калашнова, А.Ю. Баласанян, М.:2004.

Размещено на Allbest.ru